CN105020302A - 一种制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动器，包括制动盘和与制动盘连接的轮轴，还包括第一传动机构和用于在制动时产生阻尼力且为阻尼可调的磁流变阻尼器，磁流变阻尼器通过第一传动机构与所述轮轴连接。本发明的制动器，利用磁流变阻尼器产生阻碍制动盘旋转的阻力，使制动盘得以减速，磁流变阻尼器与制动盘为非接触式制动，可以有效减轻摩擦片和制动盘磨损，并减小噪音，有效延长摩擦片和制动盘的使用寿命，并可以提高制动的可靠性和安全性。

Description

一种制动器

技术领域

本发明涉及一种制动器。

背景技术

当前应用于车辆上的制动器主要有盘式和鼓式，盘式制动器要定期更换摩擦盘的缺点，维护成本高，鼓式制动系，驻车制动不稳定。而且摩擦片与制动盘或制动鼓产生摩擦实现减速和制动，摩擦不仅会产生很多有害粉尘，还会产生大量噪音，使用时间久了还会对制动性能产生很大影响，摩擦制动存在安全隐患。

发明内容

本发明提供一种制动器，目的是提高制动可靠性和安全性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种制动器，包括制动盘和与制动盘连接的轮轴，还包括第一传动机构和用于在制动时产生阻尼力且为阻尼可调的磁流变阻尼器，磁流变阻尼器通过第一传动机构与所述轮轴连接。

所述磁流变阻尼器包括：

缸筒；

活塞杆；

活塞总成，设置于缸筒内且与活塞杆连接；以及

阻尼调节装置，包括套设于活塞杆上且位于缸筒内的隔磁罩和与隔磁罩连接且用于提供使其转动的驱动力的驱动机构。

所述活塞总成包括套设于所述活塞杆上的活塞本体、设置于活塞本体上的永磁体和设置于活塞本体两端的隔磁盘，永磁体位于两个隔磁盘之间。

所述隔磁盘为圆形，且隔磁盘的外直径与所述活塞本体的外直径相等。

所述阻尼调节装置还包括套设于所述隔磁盘上的密封件。

所述阻尼调节装置还包括设置于所述隔磁罩内部的导磁罩，导磁罩内部具有容纳所述活塞总成的空腔体。

所述隔磁罩和所述导磁罩的侧壁设有让磁流变液通过的通孔。

所述驱动机构包括与所述隔磁罩连接的连接轴和为连接轴提供驱动力的第一电机。

所述第一传动机构包括圆柱凸轮和与圆柱凸轮相配合的传动杆，传动杆一端与所述活塞杆垂直连接，另一端插入圆柱凸轮表面所设的轨迹槽中。

所述第一传动机构还包括锥齿轮机构，所述圆柱凸轮通过锥齿轮机构与所述轮轴连接。

本发明的制动器，利用磁流变阻尼器产生阻碍制动盘旋转的阻力，使制动盘得以减速，磁流变阻尼器与制动盘为非接触式制动，可以有效减轻摩擦片和制动盘磨损，并减小噪音，有效延长摩擦片和制动盘的使用寿命，并可以提高制动的可靠性和安全性。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明制动装置的结构示意图；

图2是冷却装置的结构示意图；

图3是阻尼器的剖视图；

图4是图3中A-A剖视图；

图5是图3中B-B剖视图；

图6是阻尼器的结构示意图；

图7是隔磁罩的结构示意图；

图8是导磁罩的结构示意图；

图9是密封件的结构示意图；

图10是活塞总成的结构示意图；

图11是隔磁罩和导磁罩旋转90度后的阻尼器的剖视图；

图12是图11中C-C剖视图；

图13是阻尼器处于无阻尼状态时活塞本体处的放大图；

图14是阻尼器处于有阻尼状态时活塞本体处的放大图；

图中标记为：

1、制动盘；2、轮轴；3、凸轮轴；4、圆柱凸轮；5、传动杆；6、磁流变阻尼器；61、第一电机；62、第二电机；63、齿轮传动机构；64、缸筒；65、活塞杆；66、活塞本体；67、导磁罩；671、第一罩体；672、第一端盖；673、第一通孔；68、隔磁罩；681、第二罩体；682、第二端盖；683、第二通孔；69、密封件；691、第三罩体；692、第三端盖；693、第三通孔；610、第一隔磁盘；611、第二隔磁盘；612、永磁体；613、阻磁体；614、密封塞；615、外空心轴；616、内空心轴；617、螺母；618、螺母；619、螺母；620、螺母；621、键；7、主动齿轮；8、从动齿轮；9、发电机；10、第三电机；11、水泵；12、水管。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1所示，本发明提供了一种制动器，包括制动盘1和与制动盘1同轴固定连接的轮轴2，还包括第一传动机构和用于在制动时产生阻尼力且为阻尼可调的磁流变阻尼器6，磁流变阻尼器6通过第一传动机构与轮轴2连接。

具体地说，如图3所示，磁流变阻尼器6包括缸筒64、活塞杆65、活塞总成和阻尼调节装置，缸筒64为内部中空的圆柱形筒体，缸筒64的内部中空部分为储存有磁流变液的圆柱形的内腔体。活塞总成设置于缸筒64的内腔体中，活塞杆65插入缸筒64内与活塞总成固定连接，活塞杆65并伸出于缸筒64外。阻尼调节装置包括套设于活塞杆65上且位于缸筒64内的隔磁罩68和用于提供驱动力的驱动机构，驱动机构提供的驱动力使隔磁罩68转动，以调节隔磁罩68的位置。

如图3所示，如图3所示，活塞总成包括套设于活塞杆65上的活塞本体66、设置于活塞本体66上的永磁体612和设置于活塞本体66两端的隔磁盘，永磁体612位于两个隔磁盘之间。活塞本体66为截面呈工字型的回转体，且为柱形体，活塞本体66并与活塞杆65同轴固定连接。活塞本体66的外直径小于缸筒64的内直径。

如图3所示，活塞本体66的外壁面上设有用于容纳永磁体612的定位槽，该定位槽为在活塞本体66的外壁面上沿整个周向延伸形成的环形凹槽。永磁体612即嵌入该定位槽中固定。设置于活塞本体66端部的两个隔磁盘分别为第一隔磁盘610和第二隔磁盘611，第一隔磁盘610和第二隔磁盘611的结构相同，均为圆盘状结构，且第一隔磁盘610和第二隔磁盘611的外直径与活塞本体66的外直径大小相等，且三者为同轴固定连接。活塞本体66各端分别设置一个隔磁盘，在两个隔磁盘的作用下，活塞本体66与缸筒64部分的磁力线将垂直于阻尼通道内磁流变液运动的方向，从而使阻尼器能够产生较大的阻尼力。

传统的磁流变阻尼器通过内置的电磁线圈在阻尼通道内产生磁场，但是会产生故障安全和磁流变液静置沉降等问题，因此，为了提高磁流变阻尼器的综合性能，本发明制动器采用的磁流变阻尼器在活塞本体66上设置永磁体612，并采用了隔磁罩68将永磁体612罩住，这样阻尼通道内便没有磁场，于是没有了阻尼力，采用这样的方式调节阻尼力大小。

如图3所示，阻尼调节装置还包括设置于隔磁罩68内部的导磁罩67，导磁罩67的内部具有容纳活塞总成的空腔体，隔磁罩68和导磁罩67的侧壁并设有让磁流变液通过的通孔。如图8所示，导磁罩67为柱形体，包括圆环形的第一罩体671和圆盘状的第一端盖672，第一端盖672与第一罩体671的端部固定连接，第一罩体671的内部为容纳活塞总成的空腔。如图7所示，隔磁罩68为柱形体，包括圆环形的第二罩体681和圆盘状的第二端盖682，第二端盖682与第二罩体681的端部固定连接，第二罩体681的内部为容纳导磁罩67的空腔，隔磁罩68内的空腔的直径与第一罩体671的外直径大小相等，第一罩体671的外圆面与第二罩体681的内圆面相贴合，第一端盖672的外端面与第二端盖682的内端面相贴合，使得导磁罩67和隔磁罩68为同轴固定连接。设置导磁罩67的作用为：如果没有导磁罩67，当隔磁罩68罩在永磁体612上时，由于磁力线必须从N极返回S极，于是磁力线就有可能从隔磁罩68缝隙等处漏到阻尼通道处，而产生阻尼力；当隔磁罩68内使用了导磁罩67后，在隔磁罩68内就由于有导磁罩67的导磁作用，就可以在永磁体612周围产生封闭磁场，于是在隔磁罩68的作用下，其内部磁场不会泄漏到隔磁罩68之外，如图13所示。总而言之，导磁罩67是为了使隔磁罩68更好的隔磁，防止磁泄漏。

如图4和图10所示，永磁体612为圆弧形的瓦片状结构，且在活塞本体66的定位槽中沿周向均布有多个，而且在活塞本体66的定位槽中并设有阻磁体613，阻磁体613设置于相邻两个永磁体612之间，阻磁体613也为圆弧形的瓦片状结构，与永磁体612结构相同。永磁体612与阻磁体613的厚度相同，阻磁体613的各端端面分别与两侧的永磁体612的端面贴合。如图8所示，导磁罩67的外表面上设有让磁流变液通过的第一通孔673，第一通孔673为从一端的第一端盖672的端面开始沿第一罩体轴线方向延伸至另一端的第一端盖672的端面上，第一通孔673并在第一罩体671的侧壁上形成矩形的开口；如图7所示，隔磁罩68的外表面上设有让磁流变液通过的第二通孔683，第二通孔683为从一端的第二端盖682的端面开始沿第二罩体轴线方向延伸至另一端的第二端盖682的端面上，第二通孔683并在第二罩体681的侧壁上形成矩形的开口；第一通孔673与第二通孔683的位置对齐且两个通孔的尺寸大小相同，第一通孔673和第二通孔683分别在第一罩体671和第二罩体681的侧壁上沿周向均布有多个，并与阻磁体613和永磁体612的个数相同。当隔磁罩68和导磁罩67转动时使第一通孔673和第二通孔683与阻磁体613位置对齐，位于同一径向线上时，阻磁体613使第一通孔673和第二通孔683封闭，起到隔磁效果。当隔磁罩68和导磁罩67转动时使阻磁体613位于两个相邻第一通孔673之间时，第一通孔673和第二通孔683与永磁体612位置对齐，位于同一径向线上时，磁力线可以从第一通孔673和第二通孔683穿过。隔磁罩68和导磁罩67上的通孔为沿轴向贯穿设置，从而可以在活塞总成的周围形成让磁流变液通过的阻尼通道，阻尼通道使缸筒内腔体的上腔室和下腔室能够连通。设置于各个永磁体612两侧的阻磁体613的作用是起隔磁作用，防止磁泄露，使所有磁力线都从阻尼通道内通过。

如图3所示，阻尼调节装置还包括套设于隔磁罩68上的密封件69，该密封件69是用于避免隔磁罩68与缸筒64内壁之间产生能够让磁流变液通过的间隙，确保磁流变液是从隔磁罩68上的第二通孔683中穿过。如图8所示，该密封件69为柱形体，包括圆环形的第三罩体691和圆盘状的第三端盖692，第三罩体691的内部为容纳隔磁罩68的空腔，第三端盖692与第三罩体691的端部固定连接，第三端盖692将第三罩体691的两端封闭。密封件69的第三罩体691夹在第二罩体681与缸筒的内壁面之间，起到密封效果。另外，密封件69的外表面上设有让磁流变液通过的第三通孔693，第三通孔693为从一端的第三端盖692的端面开始沿第三罩体轴线方向延伸至另一端的第三端盖692的端面上，第三通孔693并在第第三罩体691的侧壁上形成矩形的开口；第三通孔693与第二通孔683的个数相同且两个通孔的尺寸大小相同，各个第三通孔693分别与一个第二通孔683的位置对齐。

如图1和图3所示，驱动机构包括与隔磁罩68连接的连接轴和为连接轴提供驱动力的第一电机61。磁流变阻尼器6工作时，活塞杆65是沿轴向直线移动，磁力线要与缸筒64内的磁流变液相作用，因此需使隔磁罩68、导磁罩67和密封件69转动，使其上的通孔与阻磁体613错开。连接轴包括套设于活塞杆65上的内空心轴616和套设于内空心轴616上的外空心轴615，外空心轴615一端插入缸筒64内，另一端伸出于缸筒64外。外空心轴615和内空心轴616为两端开口、内部中空的圆轴，外空心轴615的伸出端通过齿轮传动机构63与外部的第一电机61连接，第一电机61驱动外空心轴615转动。内空心轴616通过键621与外空心轴615滑动连接，外空心轴615通过键621带动内空心轴616同步转动，内空心轴616并能相对外空心轴615沿轴向直线移动。隔磁罩68、导磁罩67和密封件69并与内空心轴616固定连接，第一电机61运转，最终可以驱动隔磁罩68及其上的导磁罩67和密封件69同步转动，并能通过控制第一电机61的运转时间来调节隔磁罩68、导磁罩67和密封件69的转动角度，达到调节屏蔽磁场范围的目的。

如图1所示，在本实施例中，驱动机构采用的齿轮传动机构63为圆柱齿轮机构，包括设置于第一电机61上的主动圆柱齿轮和设置于外空心轴615上的从动圆柱齿轮，外空心轴615在缸筒64上仅能转动，内空心轴616与活塞杆65仅能相对转动。

如图7至图9所示，第一罩体671的两端分别由一个第一端盖672封闭，且一端的第一端盖672上设置让内空心轴616穿过的孔，另一端的第一端盖672上设置让活塞杆65穿过的孔；第二罩体681的两端分别由一个第二端盖682封闭，且一端的第二端盖682上设置让内空心轴616穿过的孔，另一端的第二端盖682上设置让活塞杆65穿过的孔；第三罩体691的两端分别由一个第三端盖692封闭，且一端的第三端盖692上设置让内空心轴616穿过的孔，另一端的第三端盖692上设置让活塞杆65穿过的孔。如图1所示，导磁罩67、隔磁罩68和密封件69形成的总成由螺母617、618进行固定，螺母617设置于内空心轴616上，螺母618设置于活塞杆65上。如图1所示，活塞总成在活塞杆65上由螺母619、620进行固定，螺母619、620设置于活塞杆65上，且螺母619位于内空心轴616与第一隔磁盘610之间，螺母620位于导磁罩67与第二隔磁盘611之间。

在本实施例中，如图4、图7至图9所示，活塞总成的永磁体612和阻磁体613均设有四个，相应的第一通孔673、第二通孔683和第三通孔693也均设有四个。

作为优选的，如图3所示，磁流变阻尼器6的缸筒64设有两个，活塞杆65设有一个。两个缸筒64的结构相同，活塞杆65穿过两个缸筒64，且活塞杆65的两端分别从一个缸筒64中伸出，活塞杆65为对称结构。各个缸筒64内分别设置有一个活塞总成，相应的阻尼调节装置也设置两个，缸筒64内分别设置一个导磁罩67、隔磁罩68和密封件69。两个电机为第一电机61和第二电机62，第一电机61通过齿轮传动机构63与一个缸筒64上的连接轴连接，第二电机62通过另一个齿轮传动机构63与另一个缸筒64上的连接轴连接。磁流变阻尼器6通过设置两个缸筒64以及相应的部件，形成多级阻尼可调阻尼器，通过控制两个电机分别调节各个缸筒64内的隔磁盘及其上的导磁罩67和密封件69的转动角度，从而可以使磁流变阻尼器6的阻尼调节范围更宽。

当需要调节阻尼力时，可以通过驱动机构旋转一定角度，调节两个隔磁罩68的位置，使隔磁罩68带动导磁罩67转动，当隔磁罩68和导磁罩67上的第二通孔683和第一通孔673与各个阻磁体位置对齐时，此时隔磁罩68和导磁罩67上处于相邻两个通孔之间的封闭部与各个永磁体612位置对齐，永磁体612产生的磁场被屏蔽，不能对隔磁罩68外的磁流变液产生作用，于是阻尼力减小或者不产生阻尼。

通过驱动机构的设置，可以使两个隔磁罩68上的第二通孔683与永磁体612处于部分重叠或者完全重叠的状态，永磁体612产生的磁场不会被屏蔽，此时磁流变阻尼器产生的阻尼力最大，如图12所示和图14所示；也可以使两个隔磁罩68上的封闭部与永磁体612处于完全重叠的状态，永磁体612产生的磁场完全被屏蔽，此此时磁流变阻尼器产生的阻尼力最小，接近于零，如图4和图13所示。

如图1所示，磁流变阻尼器6的活塞杆65的轴线与轮轴2的轴线相垂直，磁流变阻尼器6和轮轴2位于制动盘1的同一侧。制动盘1在转动过程中，轮轴2随之同步转动，磁流变阻尼器6通过第一传动机构与轮轴2连接，轮轴2的动力经第一传动机构传递至磁流变阻尼器6，由于磁流变阻尼器6提供运动的阻尼力，可以使制动盘1的转速逐渐减小。作为优选的，如图1所示，第一传动机构包括圆柱凸轮4和与圆柱凸轮4相配合的传动杆5，传动杆5的一端与活塞杆65垂直连接，传动杆5的另一端插入圆柱凸轮4的外圆面上所设的环形的轨迹槽中。圆柱凸轮4与传动杆5和活塞杆65相配合，构成直动推杆圆柱凸轮4机构，圆柱凸轮4的轴线与活塞杆65的轴线相平行，传动杆5与圆柱凸轮4和活塞杆65的轴线相垂直，圆柱凸轮4转动时，可通过传动杆5带动活塞杆65沿其轴向作直线运动，使磁流变阻尼器6工作，提供阻尼力。

如图1所示，传动杆5是在两个缸筒64之间与活塞杆65连接。第一传动机构还包括一个锥齿轮机构，圆柱凸轮4通过该锥齿轮机构与轮轴2连接，形成动力传递路线。圆柱凸轮4的端部中心处设置一个凸轮轴3，锥齿轮机构的主动锥齿轮设置于轮轴2上，与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮设置于凸轮轴3上，轮轴2转动时，通过该锥齿轮机构带动圆柱凸轮4同步转动。

作为变形实施方案，第一传动机构可以采用齿轮齿条机构，齿轮齿条机构的齿轮设置于轮轴2上，齿条设置成与活塞杆65相平行的，且位于磁流变阻尼器6的一侧，齿条通过连接杆与活塞杆65连接，轮轴2转动时，通过齿轮带动齿条直线移动，齿条通过连接杆带动活塞杆65沿其轴向作直线运动，也能使磁流变阻尼器6工作，提供阻尼力。

在需要磁流变阻尼器6提供阻尼力时，需使隔磁罩68上的第二通孔683转动至对应永磁体612所在位置处；在不需要磁流变阻尼器6提供阻尼力时，需使隔磁罩68上的第二通孔683转动至对应阻磁体613所在位置处。因此，需通过控制系统控制驱动机构的电机何时运转、何时停止。控制系统包括用于采集制动信号的传感器和控制器，控制器与传感器和驱动机构的第一电机61、第二电机62连接，控制器接收传感器发出的信号，然后由控制器发出信号至第一电机61或第二电机62，并控制电机的转速和运转时间。另外，在第一电机61、第二电机62与齿轮传动机构63还可以分别通过电磁离合器进行连接，电磁离合器与控制器连接，控制第一电机61、第二电机62与齿轮传动机构63之间动力传递的通断，避免第一电机61、第二电机62运转时发生干涉。

如图1和图2所示，作为优选的，本制动器还包括用于对制动盘1进行降温的冷却装置，冷却装置包括水泵11、与水泵11的主轴连接的第三电机10和与水泵11的出水口连接的水管12，水管12的出水口朝向制动盘1，第三电机10带动水泵11运转，水泵11将冷却水输送至水管12，水管12的出水口朝向制动盘1喷水，从而可以对制动盘1进行降温，防止制动盘1产生热衰退现象而导致制动性能下降。为了能够利用制动盘1制动时的能量，可以设置通过传动机构与轮轴2连接的发电机9，该传动机构包括设置于轮轴2上的主动齿轮7和与主动齿轮7啮合的从动齿轮8，从动齿轮8可以直接设置于发电机9上，或者也可以通过另一齿轮与发电机9连接，轮轴2转动时，通过传动机构带动发电机9运转进行发电。发电机9并与蓄电池连接，实现电能存储利用。蓄电池与第一电机61、第二电机62和第三电机10连接，提供电机运转的电能。

本发明的制动器可以作为车辆上的盘式制动器使用，当作为车辆上的盘式制动器使用时，制动盘1安装在轮轴2上，并配合在制动盘1两侧设置的液压制动钳，实现车辆制动。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制动器，包括制动盘和与制动盘连接的轮轴，其特征在于，还包括第一传动机构和用于在制动时产生阻尼力且为阻尼可调的磁流变阻尼器，磁流变阻尼器通过第一传动机构与所述轮轴连接。

2.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述磁流变阻尼器包括：

缸筒；

活塞杆；

活塞总成，设置于缸筒内且与活塞杆连接；以及

阻尼调节装置，包括套设于活塞杆上且位于缸筒内的隔磁罩和与隔磁罩连接且用于提供使其转动的驱动力的驱动机构。

3.根据权利要求2所述的制动器，其特征在于，所述活塞总成包括套设于所述活塞杆上的活塞本体、设置于活塞本体上的永磁体和设置于活塞本体两端的隔磁盘，永磁体位于两个隔磁盘之间。

4.根据权利要求3所述的制动器，其特征在于，所述隔磁盘为圆形，且隔磁盘的外直径与所述活塞本体的外直径相等。

5.根据权利要求4所述的制动器，其特征在于，所述阻尼调节装置还包括套设于所述隔磁盘上的密封件。

6.根据权利要求2至5任一所述的制动器，其特征在于，所述阻尼调节装置还包括设置于所述隔磁罩内部的导磁罩，导磁罩内部具有容纳所述活塞总成的空腔体。

7.根据权利要求6所述的制动器，其特征在于，所述隔磁罩和所述导磁罩的侧壁设有让磁流变液通过的通孔。

8.根据权利要求2至7所述的制动器，其特征在于，所述驱动机构包括与所述隔磁罩连接的连接轴和为连接轴提供驱动力的第一电机。

9.根据权利要求2至8所述的制动器，其特征在于，所述第一传动机构包括圆柱凸轮和与圆柱凸轮相配合的传动杆，传动杆一端与所述活塞杆垂直连接，另一端插入圆柱凸轮表面所设的轨迹槽中。

10.根据权利要求9所述的制动器，其特征在于，所述第一传动机构还包括锥齿轮机构，所述圆柱凸轮通过锥齿轮机构与所述轮轴连接。